Herramienta web para comparar la dispersión de luz por partículas esféricas de diferentes materiales mediante cálculos de Mie

Abstract

Este proyecto consiste en el desarrollo de una herramienta web que permita comparar la respuesta de dispersión electromagnética de partículas esféricas hechas de diferentes materiales utilizando la teoría de Mie. Dicha teoría, formulada a principios del siglo XX, describe de forma teórica cómo se dispersa la luz al interactuar con partículas esféricas de diferentes materiales con tamaño comparable a la longitud de onda. Este fenómeno es de gran relevancia en campos como la óptica, la nanofotónica, la ciencia de materiales y la nanotecnología, ya que permite predecir y analizar el comportamiento electromagnético de partículas nanométricas en distintos medios y bajo diversas condiciones del entorno. El objetivo principal de la herramienta desarrollada es proporcionar una interfaz intuitiva y funcional que facilite la comparación visual de la dispersión de luz por partículas de diferentes materiales y tamaños a través de la generación de gráficas. Para esta generación, se utilizan datos reales de índices de refracción obtenidos de catálogos científicos, y se aplican los cálculos correspondientes para obtener los resultados de dispersión de la luz en base al material utilizado, además de otros factores. Además de servir como herramienta de apoyo en entornos de investigación, este proyecto pretende ser una muestra de integración de conceptos físicos complejos con tecnologías de desarrollo web, facilitando así la comprensión y visualización de fenómenos científicos a través de una interfaz interactiva y accesible para el usuario. El desarrollo del proyecto se ha realizado íntegramente en Python. Para la visualización interactiva de los resultados y la creación de la interfaz web, se han utilizado las librerías Panel y Bokeh. Además, los datos relativos a las propiedades ópticas de los materiales se han gestionado mediante una base de datos relacional SQLite.

This project involves the development of a web tool that enables the comparison of the electromagnetic scattering response of spherical particles made from different materials using Mie theory. This theory, formulated in the early 20th century, provides a theoretical description of how light is scattered when it interacts with spherical particles, especially when their size is comparable to the wavelength of the light. This phenomenon is highly relevant in fields such as optics, nanophotonics, materials science, and nanotechnology, as it allows for the prediction and analysis of the electromagnetic behavior of nanometer-sized particles in different media and under varying environmental conditions. The main objective of the developed tool is to provide an intuitive and functional interface that facilitates the visual comparison of light scattering by particles made of different materials and sizes through the generation of graphs. For this purpose, real refractive index data obtained from scientific catalogs are used, and the necessary calculations are applied to obtain the light scattering results based on the selected material and other influencing factors. In addition to serving as a support tool in research environments, this project aims to demonstrate the integration of complex physical concepts with web development technologies, thus promoting the understanding and visualization of scientific phenomena through an interactive and user-friendly interface. The entire project has been developed in Python. For the interactive visualization of the results and the creation of the web interface, the Panel and Bokeh libraries have been used. Additionally, data related to the optical properties of materials is managed through a relational SQLite database.